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生活科技・期末專題

LED 燈板

生活科技課的期末專題：每個人設計自己的圖案，先在電腦上模擬電路，再把幾十顆 LED 插上板子、接到 Arduino，寫程式讓它閃爍、輪流亮、呼吸。最後拍一支成果影片，說說為什麼做這個圖案。

看成果自己排一個
LED 燈板
  • 1 人 1 板每個人設計自己的圖案
  • 數十顆一塊燈板用的 LED
  • 12 隻腳Arduino Uno 的 D2～D13
  • 1 支影片成果加上設計動機

學生的成果影片：先呼吸，再分區亮，最後全部一起閃。

成果影片

呼吸、分區亮、夜店版

每一塊燈板都是學生自己設計的：星星、愛心、機器人、名字的字母。同一個圖案，換一段程式，就有不同的表情。

怎麼做

圖案、電路、程式

先在電腦上模擬：每一條線把一組 LED 接到 Arduino 的一隻腳
先在電腦上模擬：每一條線把一組 LED 接到 Arduino 的一隻腳
  • 先模擬在 Tinkercad 上排好 LED、接好線，確定電路和程式都對，才動手做實物。
  • 分組接線LED 分成幾組，每一組接 Arduino 的一隻腳，一組就是一個可以單獨控制的區塊。
  • 寫程式決定每一組什麼時候亮、亮多久、要不要慢慢變亮。

自己排一個

哪幾隻腳可以呼吸

點格子放上 LED，選它接到哪一隻腳；再切換燈光效果。試試看把「呼吸燈」用在沒有 ~ 記號的腳上會怎樣。

點格子放上 LED（用下面選的腳位），再點一次拿掉

這顆 LED 接到哪一隻腳

燈光效果

Arduino Uno 只有 D3、D5、D6、D9、D10、D11 能輸出 PWM（板子上印著 ~）。其他腳用 analogWrite() 時，值小於 128 會全暗、其餘全亮。燈光的速度是示意。

呼吸燈的祕密

不是電壓變小
是開關變快

數位腳只有兩種狀態：5 V 或 0 V。要讓 LED 慢慢變亮，Arduino 用 PWM：每秒開關幾百次，開的時間比例越高，看起來就越亮。

只有接在有 ~ 記號的腳，才能這樣快速開關。所以設計燈板時，要先想好哪一組要呼吸，把它接到對的腳上；設計和接線，在動手之前就要一起想清楚。

期末專題

從一張草圖到一支影片

  1. 01

    設計

    畫出圖案

    決定要做什麼圖案、想表達什麼，在紙上畫好每一顆 LED 的位置。

    畫好圖案，照著圖戳洞
  2. 02

    模擬

    Tinkercad 電路模擬

    在電腦上排 LED、分組接線、寫程式，模擬成功再做實物。

    模擬的電路：字母 B
  3. 03

    製作

    插 LED、接線

    在板子上戳洞，插上 LED，背面把同一組的 LED 接在一起，再接到 Arduino。

    在板子上插 LED，背面接線
  4. 04

    程式

    讓它動起來

    寫出閃爍、輪流、呼吸等效果，一邊看一邊調。

  5. 05

    發表

    成果影片

    拍一支影片展示燈板，說明設計的動機與理由。

更多成果

每一塊都不一樣

  • 藍色機器人

    整塊燈板一起閃爍。

  • 彩色聖誕樹

    不同顏色的 LED，分組亮起。

  • 煙火

    從中心往外，一圈一圈亮起來。

  • 綠色圖案

    分區輪流亮。

學生會學到什麼

做完之後會知道

  • 電路模擬。先在電腦上驗證，再動手做，省時間也省零件。
  • 分組控制。一隻腳控制一組 LED，圖案要怎麼分組，決定了能做出什麼效果。
  • PWM 調光。呼吸燈只能用有 ~ 的腳。
  • 接線與整理。幾十顆 LED 的線要整齊，才好找錯。
  • 說出自己的設計。成果影片要說明為什麼做這個圖案。

相簿

學生作品

  • 字母做成的燈板

  • 十字架的燈板，背面的線路

  • 模擬的電路：文字圖案

  • 模擬的電路：一團火

想在課堂上做 LED 燈板

學校或老師想使用這個專題課程，歡迎來信。

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